栅格数据处理

在 Python 中处理地理空间数据

Joris Van den Bossche

Open source software developer and teacher, GeoPandas maintainer

数值网格示意图

图片来源：QGIS 文档

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栅格数据

降雨概率地图

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多波段栅格数据

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rasterio 包

import rasterio
  • GDAL 的"Pythonic"绑定
  • 读取与写入栅格文件
  • 处理工具（掩膜、重投影、重采样等）

https://rasterio.readthedocs.io/en/latest/

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打开栅格文件

import rasterio

src = rasterio.open("DEM_world.tif")

元数据：

src.count

1

src.width, src.height

(4320, 2160)
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栅格数据 = numpy 数组

array = src.read()

标准 numpy 数组：

array

array([[[-4290, -4290, -4290, ..., -4290, -4290, -4290],
        [-4278, -4278, -4278, ..., -4278, -4278, -4278],
        [-4269, -4269, -4269, ..., -4269, -4269, -4269],
        ...,
        [ 2804,  2804,  2804, ...,  2804,  2804,  2804],
        [ 2804,  2804,  2804, ...,  2804,  2804,  2804],
        [ 2804,  2804,  2804, ...,  2804,  2804,  2804]]], dtype=int16)
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绘制栅格数据集

使用 rasterio.plot.show()：

import rasterio.plot

rasterio.plot.show(src, cmap='terrain')

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基于矢量数据提取信息

rasterstats：基于矢量几何对栅格数据集计算汇总统计 (https://github.com/perrygeo/python-rasterstats)

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用 rasterstats 提取栅格值

  • 点要素：

    rasterstats.point_query(geometries, "path/to/raster", 
                        interpolation='nearest'|'bilinear')

  • 多边形要素：

    rasterstats.zonal_stats(geometries, "path/to/raster",
                        stats=['min', 'mean', 'max'])
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用 rasterstats 提取栅格值

result = rasterstats.zonal_stats(countries.geometry, "DEM_gworld.tif", 
                                 stats=['mean'])

countries['mean_elevation'] = pd.DataFrame(result)

countries.sort_values('mean_elevation', ascending=False).head()

            name    continent                     geometry  mean_elevation
157   Tajikistan         Asia  POLYGON ((74.98 37.41, ...      3103.231105
85    Kyrgyzstan         Asia  POLYGON ((80.25 42.34, ...      2867.717142
24        Bhutan         Asia  POLYGON ((91.69 27.77, ...      2573.559846
119        Nepal         Asia  POLYGON ((81.11 30.18, ...      2408.907816
6     Antarctica   Antarctica  (POLYGON ((-59.57 -80.04...     2374.075028
..           ...          ...                          ...             ...
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Passons à la pratique !

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